Особливості побудови кінцево-елементної моделі на прикладі системи «довга кістка – стрижневий апарат»

Abstract

A method for creating finite element models of long bones with use of the Mimics software package is described. In order to construct realistic models, computed tomograms of limb segments were used. The bones were divided into three types on the basis of Hounsfield numbers: compact, spongy and medullary canal. Performance of the “tibia – rod device for external fixation” model is shown in Ansys software environment. Results of investigations for verifying the accuracy of the “tibia – rod device for external fixation” simulation finite element model versus the method of actual bench scale tests are presented. A satisfactory compliance of the calculated and experimental data was found.

Представлен метод создания конечно-элементных моделей длинных костей с использованием программного комплекса Mimics. Для построения реалистичных моделей использовали компьютерные томограммы сегментов конечностей. Кости на основе чисел Hounsfield разбивали на типы: компактная, губчатая и костномозговой канал. В программной среде Ansys показана работоспособность модели «большеберцовая кость – стержневой аппарат внешней фиксации». Представлены результаты исследований по проверке точности имитационной конечно-элементной модели системы «большеберцовая кость – стержневой аппарат внешней фиксации» по сравнению с методом стендовых натурных испытаний. Обнаружено удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных.

Представлено метод створення кінцево-елементних моделей довгих кісток з використанням програмного комплексу Mimics. Для побудови реалістичних моделей застосовували комп’ютерні томограми сегментів кінцівок. Кістки на основі чисел Hounsfield розбивали на типи: компактна, губчаста та кістковомозковий канал. У програмному середовищі Ansys показано працездатність моделі «великогомілкова кістка – стрижневий апарат зовнішньої фіксації». Представлені результати досліджень з перевірки точності імітаційної кінцево-елементної моделі системи «великогомілкова кістка – стрижневий апарат зовнішньої фіксації» в порівнянні з методом стендових натурних випробувань. Виявлено задовільний збіг розрахункових та експериментальних даних.